MODUL 1 INTERFEROMETER DAN PRINSIP BABIN (3)

MODUL 1

INTERFEROMETER DAN PRINSIP BABINET

Moch. Arif Nurdin, Septia Eka M. P, Hanani Disi L, Robby Hidayat, M. Ilham

10211003, 10211022, 10211051, 10211063, 10211078

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

Email :

marifnurdin@gmail.com

Assisten : Pipit Uky V / 10210063

Tanggal Praktikum : 26 – 09 – 2013

Abstrak

Interferometer digunakan untuk mengamati pola interferens dari dua atau lebih gelombang. Alat ini menggunkan prinsip beamdivider untuk megahsilkan cahaya kohern. Alat ini pada awalnya digunakan untuk mencari kecepatan planet di medium ether. Pola interferensi yang dihasilkan dengan interferometer Michalson-Muller dan Mach-Zehnder berupa garis – garis lurus. Pola difraksi menggunakan prinsip Babinet dapat kita amati dengan bantuan selembar rambut.

Kata kunci : Beam divider, Cahaya Kohern, Interferometer, Prinsip Babinet

I. Pendahuluan

Pada praktikum ini, kita mencari pola difraksi dari sinyal gelobang dengan menggunakan prinsip babinet dengan selembar rambut dan mencari ketebalan dari rambut tersebut. Selain itu kita juga mencari pola interferensi dengan prinsip interferometer Michelson-Muller (MM) dan Mach-Zehnder (MZ).

Interferensi cahaya adalah perpaduan dari dua buah atau lebih gelomang cahaya yang bersifat konstruktif, destruktif atau diantaranya. Interferensi cahaya biasanya menggunakan gelombang cahaya yang koheren. Cahaya kohern merupakan cahaya yang memiliki frekuensi dan amplitudo yang sama dengan beda fasa yang tetap. Contoh dari cahaya kohern adalah sinar LASER.

Laser (light amplification by stimulated Emission of radiation) adalah suatu berkas cahaya yang dikuatkan oleh emisi radiasi yang simultan. Laser yang memiliki intensitas tinggi dapat menembus suatu baja.

Peristiwa interferensi membutuhkan dua atau lebih gelombang cahaya yang kohoren. Pembagian berkas cahaya kohern dapat dilakukan dengan cara pembagian muka gelombang dan pembagian amplitudo. Pembagian muka gelombang dilakukan dengan cara memancarkan suatu sumber cahaya kohern melalui dua belah celah, sehingga nanti akan terjadi dua buah berks cahaya yang kohorn (percobaan Young). Pada proses pembagian ampiltudo, dua berkas cahaya dengan porsi yang sama di

peroleh dari sumber aslinya dengan menggunakan beam splitter (divider).

Interferometer yang ada terdiri dari interferometer Michelson-Muller (MM) dan Mach-Zehnder (MZ). Interferometer pada awalnya ditemukan secara “tidak sengaja”. Pada saat itu mereka awalnya akan membuktikan adanya medium Ether di ruang angkas. Percobaan tersebut awalnya ingin mengukur kecepatan bumi terhadap ether di ruang angkasa. Ether pada awalnya dianggap sebagai suatu medium di ruang angkasa (ruang angkasa dianggap tidak vacum). Pada akhirnya memang tidak ditemukan ether sebagai medium di ruang angkasa. Dan “efek samping” dari percobaan tersebut, Michelson Muller dapat menentukan efek interferensi melalui alat interferometer. [1]

Gambar 1 Interferometer Michelson-Morley

Pada interferometer Mach-Zehnder, digunakan dua beam divider dan dua buah cermin dan lensa sferesis. Cermin digunakan untuk memantulkan dan lensa sfresis utuk memfokuskan sinar ke layar. Beam divider pertama digunakan untuk mebagi gelombang cahaya yang masuk dari sumber, dan beam divider ke dua diguanakan untuk menyatukan 2 buah gelombang cahaya dari cermin 1 dan 2

Gambar 2 Interferometer Mach-Zehnder

Pada Prinsip babinet dijelaskan bahwa pola sifrasi yang sama akan diperoleh apabila seberkas cahaya melewati suatu celah sempit (dengan lebar d) yang diganti dengan komplemennya (memiliki ketebalan d). Prinsip ini terjadi untuk benda yang sangat kecil. Pola gelap terang tersebut, dituliskan dengan persamaan :

n λ = d sin θ ... (1)

Keterangan :

n = urutan terang gelap

λ = panjang gelombang (m) d = lebar celah (m)

θ = sudut difraksi (o)

Jika jarak layar ke celah difraksi adala L. Dan sudut difraksi yang terjadi sangat kecil, sehingga sin θ≅ tan θ.

Maka akan kita dapatkan persamaan :

= ∆ …………. . ( 2)

II. Metode Percobaan

Dalam percobaan ini kita melakukan efek interferensi dengan metode interferometer Michelson-Morley dan Mach-Zender. Selain itu dilakukan percobaan efek difraksi dengam metode babinet melalui sehelai rambut.

Pada percobaan difraksi, kita tempatkan laser, dudukan untuk rambut dan layar secara berurutan. Lalu kita atur jarak antar rambut dan layar. Hidupkan laser. Atur kedudukan rambut supaya pola difraksi pada layar dapat kita peroleh jelas. Ukur jarak antar terang dari terang pusatnya. Ulangi pengukuran dengan mengatur jarak antar layar dan rambut.

Pada percobaan ke interferometer, baik interferometer MM maupun MZ, atur terlebih dahulu rangkaian nya (lihat gambar 1 atau gambar 2). Lalu tembakan sinar laser dan amati apa yang terlihat di layar. Gambar pola interferensinya.

III. Data dan Pengolahan 1. Prinsip Babinet

L (cm ) X (cm ) Δx (cm)

112

-2,7 0,7

-2 0,5

-1,5 0,65

-0,85 0,85

0,9 0,9

1,6 0,7

2,2 0,6

2,8 0,6

<Δx> 0,6875

177

-4,2 0,9

-3,3 1

-2,3 1

-1,3 1,3

1,2 1,2

1,9 0,7

2,9 1

3,8 0,9

<Δx> 1

241

-6,2 1,7

-4,5 0,7

-2,1 2,1

1,6 1,6

3 1,4

4,4 1,4

5,5 1,1

<Δx> 1,4625

419

-11,3 2,3

-8,8 2,3

-6,5 2,4

-4,1 4,1

3,9 3,9

5,8 1,9

8,5 2,7

11 2,5

<Δx> 2,7625

Tabel 1 Karakterisasi Difraksi dengan Prisnsip Babinet

Sehingga didapat fungsi transfer antara jarak layar dengan rambut denagn rata – rata jarak antar pola difraksi.

Garfik 1 difraksi dengan prinsip Babinet

Dari grafik tersebut diketahui nilai regresinya adalah

Y = (150,4078x + 1,3386) cm ... (3)

Persamaan tersebut sama dengan persmaan no (2). Dengan nilai Y = L. Maka gradien dari persmaan tersebut adalah :

= = 150,4078 .... (4)

Dengan nilai referensi panjang gelombang LASER adalah λ = 633 nm.

Degan mensubtitusi nilai tersebut ke persamaan (4), maka didapatkan nilai d (ketebalan rambut) = 9,52 10 .

2. Interferometer Michelson-Muller

Percobaan Ilustrasi Referensi

Gambar 3 Pola Interferensi M M secara percobaan dan refernsi [3]

3. Interferometer Mach-Zehnder

Percobaan Ilustrasi Referensi

Gambar 4 Pola Interferensi M Z secara percobaan dan refernsi [4]

IV. Pembahasan

Pola gelap terang pada proses difraksi terjadi karena adanya peristiwa konstruktif dan destruktif ketika geloabng berdifraksi. Ketika gelombang saling konstruktif (bertemu ketika semuanya positif) akan menghasilkan pola terang, dan pola destruktif (ada gelombang positif dan negatif yang saling bertemu) akan menyebabkan pola gelap.

Koherensi merupakan suatu

pengaturan/penyusunan dua atau lebih hal (dalam hal ini gelombang cahaya) secara rapi menjadi gabungan yang baik. Pada alat interferometer, sifat koherensi ini digunakan untuk menyusun kembali sinyal dari cermin cermin menuju suatu layar. Proses ini terjadi pada beam divider. Diharapkan akan terjadi pola interferensi yang baik sehingga dapat diamati secara jelas.

ketika cahaya kembali dari cermin 1 dan 2 tidak bersamaan ketika menumbuk lagi beam divider. Gelombang tersebut akan secara beruntun menuju ke layar. Sehingga bentuk dari spiral momentum nya tidak akan terlihat. Yang terlihat hanya bentuk garis lurusnya[2]

Pola interferensi yang didapat pada Michelson Morley (MM) pada percobaan ini tidak berbentuk lingkaran, dikarenakan jarak antara cermin 1 dan 2 ke beam divider tidaklah sama, sehingga terdapat perbedan waktu delay dari sinyal bema divider kembali setelah dipantulkan ke cermin.

Beda fasa sangat berpengaruh pada pola interferensi. Karena ketika beda fasanya tidak konstan maka gelombang yang dihasilkan tidaklah kohern. Beda fasa diakibakan dari frekuensi dan panjang dari gelombang tersebut. Perbedaan fasa juga diakibatkan dari fungsi gelombang itu sendiri.

Pada cermin terlihat ada 3-5 titik. Hal ini diakibatkan dari proses pembagian ampiltudo pada beam divider. Pada saat tersebut gelosmbang cahaya ada yang diteruskan dari cermin dan ada juga yang dipantulkan ke cermin lainnya. Pada proses tersebut, terjadi juga efekpolarisasi pada cermin (seperti efek cahaya pelangi yang diakibatkan sinyal monokromatis dilewatkan melalui suatu prisma). Sehingga sinyal yang dilewatkan melalui bemadivider tidak hanya satu berkas cahaya, namun bisa beberapa pola cahaya yang terlihat (tergantung panjang gelombangnya).

Pola interferensi pada konfigurasi MM maupun MZ terlihat berjalan dikarenakan sinyal dari laser mempunyai frekuensi tertentu. Sehingga pola interferensi dari suatu sinyal tidak akan diam /stagnan pada posisi tersebut hal itu dikarenakan pada posisi tersebut bisa saja polanya konstruktif, destruktif atau diantaranya. Sehingga pola interferensinya “terlihat” berjalan.

Pada proses difraksi tersebut, pada suatu titik terang, disana tidak terjadi hanya efekdifraksi, namun juga efek interferensi darji sinyal. Sehingga ditemukannya pola gelap terang (garis gars tipis) pada suatu pola difraksi.

Beam divider pada interferometer berfungsi untuk mengahsilkan dua buah

gelombang cahaya yang kohern dengan cara divider menyerupai bahan suatu prisma), terjadi proses polarisasi, dimana cahaya tersebut akan terurai menjadi beberapa cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Cahaya yang dihasilkan (yang direfleksikan dan refraksikan) akan memiliki sifat yang kohern (frekunsi dan amplitudo sama).

V. Simpulan

Pada proses interferensi dengan interferometer MM maupun MZ secara percobaan didapatkan pola interferensi yang garis lurus, sedangkan pada referensi pada interferensi MZ seharusnya didapatkan pola interferensi yang melingkar. Hal ini diakibatkan dari perbedaan jarak antara cermin 1 dan 2 pada interferometer MM terhadap beam divider.

Pada pecobaan difraksi dengan prinsip babinet didapatkan pula pola interferensi (berupa garis garis kecil) pada bagian terang di pola difraksi. Hal ini diakibatkan dari tebal rambutnya yang dijadikan suatu komplemen dari tebal celah nya. Ketika panjang gelombang hampir sama dengan tebalnya, maka akan terjadi proses interferensi difraksi. Pada percobaan ini didaptkan ketebalan rambut sebesar 9,52 10 .

VI. Pustaka